基于InSAR与GPS数据融合的地表三维形变监测方法

摘要

本发明公开了一种基于InSAR与GPS数据融合的地表三维形变监测方法，其步骤为：1.布设GPS点；2.采集GPS信号和收集SAR图像；3.解算GPS点；4.抑制SAR图像斑点噪声；5.建立GPS与SAR数据之间的坐标转换关系；6.利用GPS数据改正SAR卫星轨道误差；7.形成InSAR差分干涉图；8.利用GPS点反演大气延迟；9.改正InSAR大气延迟误差；10.解缠InSAR差分干涉图；11.将解缠相位转换为形变信息；12.InSAR形变信息地理编码；13.融合InSAR和GPS形变信息获取高精度的地表三维形变结果；14.利用卡尔曼滤波估计并获得高时空分辨率的地表三维形变结果。本发明由于采用了InSAR与GPS数据融合的地表三维形变监测技术，既突破单一监测技术的应用局限，又极大地改善了三维形变监测结果的时空分辨率。监测精度高，尤其是在垂直方向上的精度，同时系统的整体可靠性得到加强。

主权项

1.一种基于InSAR与GPS数据融合的地表三维形变监测方法，其步骤为：步骤一、布设GPS点布设的GPS点有两类：第一类是监测区内稳定的特征点，用于将GPS数据和InSAR数据统一到同一参考坐标系下、改正SAR卫星轨道误差以及反演大气延迟；第二类是监测区的监测点。步骤二、采集并记录GPS信号和收集SAR图像采集的GPS信号要与SAR图像获取的时间同步。步骤三、依据GPS信号解算出两类GPS点的三维坐标信息第一类GPS监测点的三维坐标信息包括：位置信息和高程信息，第二类GPS监测点的三维坐标信息包括：位置信息和形变信息。步骤四、SAR图像的斑点噪声抑制步骤五、搜索SAR图像上的特征点，并建立搜索到的特征点与第一类GPS点之间的坐标转换关系步骤六、利用GPS数据改正SAR卫星的轨道误差采用测图方程法和最小二乘估计相结合的方法。步骤七、形成InSAR差分干涉图步骤八、利用第一类GPS点反演大气延迟，并将其统一到InSAR的坐标系统中采用随机过程法获取GPS的对流层估计，采用站间时域双差法估计大气延迟改正。步骤九、利用GPS反演的大气延迟改正InSAR差分干涉图的大气延迟误差采用融合GPS高程信息的改进反距离加权内插法对GPS反演的大气延迟进行加密，然后将加密后的大气延迟从InSAR差分干涉相位图中消除。步骤十、对大气改正后的InSAR差分干涉图进行解缠采用GPS辅助InSAR Goldstein枝切线解缠算法或引入残差点的基于马尔科夫随机场GPS辅助InSAR解缠算法，对大气改正后的InSAR差分干涉图进行解缠；步骤十一、将InSAR解缠相位转换为形变信息步骤十二、InSAR形变信息地理编码距离方程：多普勒方程：地球模型方程：通过对上述三个方程的求解即可得到InSAR形变信息地理编码。步骤十三、采用基于改进马尔科夫随机场的GPS和InSAR融合方法，融合InSAR和GPS的形变信息获取高精度的地表三维形变监测结果；最后利用卡尔曼滤波对格网中的所有点进行估计获得高时空分辨率的地表三维形变结果。